1、-. z.望江縣現代農業信息追溯綜合管理平臺建設方案設計：朗坤物聯網時間：2012年9月目 錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc336206405第1章概述 PAGEREF _Toc336206405 h 4HYPERLINK l _Toc3362064061.1目的 PAGEREF _Toc336206406 h 4HYPERLINK l _Toc3362064071.2 建設價值 PAGEREF _Toc336206407 h 4HYPERLINK l _Toc3362064081.3 建設容 PAGEREF _Toc336206408 h 5HYPERLINK

2、 l _Toc3362064091.3.1 智慧設施農業 PAGEREF _Toc336206409 h 5HYPERLINK l _Toc336206410第2章智慧設施農業系統設計 PAGEREF _Toc336206410 h 6HYPERLINK l _Toc3362064112.1 系統結構圖 PAGEREF _Toc336206411 h 6HYPERLINK l _Toc3362064122.2 概述 PAGEREF _Toc336206412 h 6HYPERLINK l _Toc3362064132.3數據采集子系統 PAGEREF _Toc336206413 h 7HYPE

3、RLINK l _Toc3362064142.3.1 種植環境數據采集 PAGEREF _Toc336206414 h 7HYPERLINK l _Toc3362064152.3.2 視頻監控數據采集 PAGEREF _Toc336206415 h 8HYPERLINK l _Toc3362064162.3.3 采集功能要求 PAGEREF _Toc336206416 h 9HYPERLINK l _Toc3362064172.3.4 采集數據傳輸 PAGEREF _Toc336206417 h 10HYPERLINK l _Toc3362064182.4 蔬菜生產綜合管理子系統 PAGERE

4、F _Toc336206418 h 10HYPERLINK l _Toc3362064192.4.1 種植數據監測 PAGEREF _Toc336206419 h 10HYPERLINK l _Toc3362064202.4.2 種植預警 PAGEREF _Toc336206420 h 10HYPERLINK l _Toc3362064212.4.3 種植視頻監控 PAGEREF _Toc336206421 h 10HYPERLINK l _Toc336206422設備自動控制 PAGEREF _Toc336206422 h 11HYPERLINK l _Toc3362064232.4.5 數

5、據查詢 PAGEREF _Toc336206423 h 11HYPERLINK l _Toc3362064242.4.6 種植分析 PAGEREF _Toc336206424 h 11HYPERLINK l _Toc3362064252.4.7 統計匯總 PAGEREF _Toc336206425 h 11HYPERLINK l _Toc3362064262.5 種植預警子系統 PAGEREF _Toc336206426 h 11HYPERLINK l _Toc3362064272.5.1 種植預警結構 PAGEREF _Toc336206427 h 11HYPERLINK l _Toc336

6、206428信息系統提示 PAGEREF _Toc336206428 h 11HYPERLINK l _Toc3362064292.5.3 手機短信提示 PAGEREF _Toc336206429 h 12HYPERLINK l _Toc3362064302.6 自動控制子系統 PAGEREF _Toc336206430 h 12HYPERLINK l _Toc3362064312.6.1 自動控制原理 PAGEREF _Toc336206431 h 12HYPERLINK l _Toc3362064322.6.2 自動控制種類 PAGEREF _Toc336206432 h 12HYPERL

7、INK l _Toc3362064332.6.3 水肥一體控制 PAGEREF _Toc336206433 h 12HYPERLINK l _Toc336206434第3章大田作物智慧種植系統設計 PAGEREF _Toc336206434 h 13HYPERLINK l _Toc3362064353.1 概述 PAGEREF _Toc336206435 h 13HYPERLINK l _Toc3362064363.2 功能描述 PAGEREF _Toc336206436 h 13HYPERLINK l _Toc3362064373.2.1 環境數據采集 PAGEREF _Toc3362064

8、37 h 13HYPERLINK l _Toc3362064383.2.2 土壤數據檢測 PAGEREF _Toc336206438 h 14HYPERLINK l _Toc3362064393.2.3 視頻球機監控 PAGEREF _Toc336206439 h 14HYPERLINK l _Toc336206440第4章畜禽智慧養殖系統設計 PAGEREF _Toc336206440 h 15HYPERLINK l _Toc3362064414.1 概述 PAGEREF _Toc336206441 h 15HYPERLINK l _Toc3362064424.2 功能描述 PAGEREF

9、_Toc336206442 h 15HYPERLINK l _Toc3362064434.3 畜禽追溯”服務子系統 PAGEREF _Toc336206443 h 15HYPERLINK l _Toc3362064444.3.1 畜禽視頻監控 PAGEREF _Toc336206444 h 15HYPERLINK l _Toc3362064454.3.2 畜禽養殖環境環境檢測 PAGEREF _Toc336206445 h 16HYPERLINK l _Toc3362064464.4 畜禽養殖綜合管理子系統 PAGEREF _Toc336206446 h 17HYPERLINK l _Toc3

10、362064474.4.1 畜禽養殖環境環境監測 PAGEREF _Toc336206447 h 17HYPERLINK l _Toc3362064484.4.2 畜禽養殖環境視頻監控 PAGEREF _Toc336206448 h 18HYPERLINK l _Toc336206450第5章游客展示中心 PAGEREF _Toc336206450 h 19HYPERLINK l _Toc3362064515.1 概述 PAGEREF _Toc336206451 h 19HYPERLINK l _Toc3362064525.2 功能描述 PAGEREF _Toc336206452 h 19HY

11、PERLINK l _Toc3362064535.2.1 設計效果圖 PAGEREF _Toc336206453 h 19HYPERLINK l _Toc3362064545.2.2 大棚種植環境數據展示 PAGEREF _Toc336206454 h 20HYPERLINK l _Toc3362064555.2.3 畜禽養殖數據展示 PAGEREF _Toc336206455 h 20HYPERLINK l _Toc336206456第6章系統報價 PAGEREF _Toc336206456 h 22HYPERLINK l _Toc336206460第1章 概述1.1目的望江農業信息綜合管理

12、平臺，是集蔬菜大田種植、畜禽養殖、培訓展示等功能為一體的現代化農業信息追溯管理平臺。在此基礎上，大力打造蔬菜設施大棚智慧種植、農產品粗加工環境監測、畜禽養殖環節可追溯管理的現代化生態農業智慧系統。該項目的建設是物聯網傳感技術、計算機網絡技術、通訊技術、系統集成技術等的綜合應用，通過在園區農業生產各環節布置傳感器節點及視頻監測點，利用網絡將數據進行傳輸，系統對數據進行統一處理和應用管理，可實現企業利用物聯網技術對園區進行蔬菜設施大棚的信息化管理、視頻圖像監控、大田蔬菜種植，畜禽養殖情況管理、畜禽養殖環節可追溯服務，以及提升望江農業的現代化服務水平，拓展望江縣農產品的市場競爭力，為提高務農人員增產

13、、創收提供保障。1.2 建設價值對于企業生產者而言，利用物聯網技術可大大提高種植的經濟效益，主要體現在以下幾個方面：1、降低種植成本：通過對蔬菜的種植理化值、種植環境進行數據感知和分析，可了解澆水量和施肥量，做到合理施肥、合理澆水，科學合理控制水肥成本，并自動調節控制設施大棚的種植環境，降低了種植管理的人力成本。2、增加蔬菜產量：物聯網技術的運用，通過對蔬菜生長各環節的精準感知和種植信息指導，提高了蔬菜的產量。3、提高蔬菜品質：病蟲害環境信息的自動感知，降低了病蟲害發生的機會，可有效減少農藥的使用，提高了蔬菜的有機品質。4、提升品牌價值：通過對蔬菜種植的質量安全管理，讓消費者吃到綠色的放心菜，

14、增強了品牌的社會公信力，從而提升企業的品牌價值。5、拓寬服務模式：傳統的農業種植是以產出蔬菜產品為目的，而利用物聯網技術對傳統農業生產過程進行現代化改造，大大提升了現代農業的休閑觀光價值，擺脫了以往農企單純依靠種植的單一生存模式，拓寬了服務的圍，為農業企業帶來更大的商業附加值。6、規避自然災害：種植環境的自動化控制，降低了蔬菜種植對自然環境的依賴，增強了蔬菜種植規避自然災害的能力。7、提高決策水平：大量的農業種植數據、大量的視頻監控圖像，大大提高了農業企業種植的遠程決策水平。1.3 建設容1.3.1 智慧設施農業通過物聯網技術，對蔬菜種植設施大棚進行信息化管控。利用視頻監測點，可以實時查看設施

15、大棚蔬菜的生長情況；在設施大棚布置傳感設備，通過傳感設備將采集到的蔬菜生長各環節的數據，通過網絡傳輸后進行匯總分析，給蔬菜種植提供決策依據，如：蔬菜大棚的大氣溫濕度、光照強度、土壤溫濕度，通過設置系統閾值，各項種植指標超過閾值將自動報警，將報警信息發送到信息系統或農民的手機終端，提醒人工進行澆水施肥等操作，也可以通過軟件系統打開灌溉電磁閥、卷簾機、風扇等，起到灌溉、遮陽、降溫的效果。利用環境綜合數據采集設備及種植土壤環境傳感器，對全天24小時的各項環境數據進行匯總并適時傳輸至監測中心，隨時掌握分析露天大田的種植環境情況，指導大田蔬菜及作物的日常生產。畜禽養殖系統的應用使企業能夠對畜禽養殖環節數

16、據進行采集，記錄畜禽養殖的全過程，為后期豬肉質量的追溯、養殖成本分析等提供基礎數據，加強了畜禽養殖的管理，提高企業養殖效率，提高了畜禽養殖的信息化水平。通過視頻監控點的部署，方便對畜禽養殖環境的遠程管理及監控，并為農戶提供遠程網絡視頻畜禽追溯”服務。第2章 智慧設施農業系統設計2.1 系統結構圖大棚作為發展農業的試驗田，真正實現坐在辦公室里種莊稼”。連棟大棚裝有攝像機、風機、水泵、濕簾、遮陽和噴滴灌系統等，這些設備通過通信技術與監控中心相連。2.2 概述物聯網在現代農業領域的應用，包括如監視農作物灌溉情況、土壤空氣變更、畜禽的環境狀況，從而進行科學預測，幫助農民抗災、減災，科學種植，提高農業綜

17、合效益。特別是最近幾年在設施農業中的運用卓有成效。盡管設施農業在我國已經取得成效，但是相比發達國家仍存在很大差距，平均單位產量低于國外的30%，單位產量成本大于國外的50%，由于農藥使用不合理，產品質量遠低于國外水平。物聯網技術在設施農業領域的應用，將大大提高設施農業的信息化水平，通過智能操控方式，精準化管理，大面積提高種植產量、提升產品質量，大幅度降低種植成本，極大的提高了經濟效益。2.3數據采集子系統2.3.1 種植環境數據采集土壤溫濕度、空氣溫室度、光照強度等生長環境參數對農作物的生長有重要影響。傳統的種植方式，無法對這些生長環境參數進行實時監測與定量、定性分析。利用傳感器實時采集數據信

18、息，通過網絡的將采集的數據進行傳輸，實現對土壤溫濕度、環境溫濕度、光照等生長環境參數的實時監測，并有效存儲數據到歷史數據庫為生長環境參數對農作物種植影響的定量、定性分析提供依據。圖1：大棚現場數據采集終端圖2：傳感器數據采集結構2.3.2 視頻監控數據采集通過在設施大棚安裝攝像機，如高速球機、半球攝像機，根據監控中心系統的需要，實時的將視頻圖像數據進行傳輸，設施大棚視頻圖像信息可以在監控中心進行實時觀測。圖3：連棟大棚球形攝像機圖4：攝像機布置結構圖2.3.3 采集功能要求數據采集子系統主要分為：種植環節數據采集種植環節傳感器數據采集，主要包括：冬暖大棚光照、空氣溫濕度、土壤溫濕度指標，連棟大

19、棚部空氣溫濕度、光照強度、CO2濃度、土壤溫濕度數據實時采集，傳感器的選型以國產為主，數據采集設備數量：應用需求：冬暖大棚：蔬菜普通種植連棟大棚：育苗（2）視頻監控圖像數據采集視頻圖像監控，根據種植的實際情況，選擇較為經濟的方案，采用普通攝像機和智能高速球機相結合的方案，一方面滿足日常地塊種植環節的視頻監控需求，另一方面滿足了未來專家遠程診斷的視頻高清圖像需求，采用的網絡攝像機要求在清晰度和穩定性上都滿足實際應用的要求、以及達到國的相關標準。2.3.4 采集數據傳輸該系統主要將設備采集到的數據，通過網絡傳送到服務器上。望江農業信息綜合管理平臺地處偏僻，系統在網絡方面采取了有線網絡”進行傳輸，保

20、證網絡系統的穩定運行。2.4 蔬菜生產綜合管理子系統2.4.1 種植數據監測信息系統對冬暖大棚、連棟大棚采集到的蔬菜種植傳感器數據進行匯總和分析，信息系統對現場實時采集的溫室空氣溫度、空氣濕度、光照強度、CO2濃度（連棟大棚）環境參數進行分析處理，并以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶。2.4.2 種植預警通過在系統中設置各種傳感器數據的閾值，如大棚溫度閾值，超過設置的閾值，將觸發預警子系統”，超警信息通過各種渠道發送給用戶。2.4.3 種植視頻監控在系統中可以實時查看蔬菜種植冷大棚、冬暖大棚、連棟大棚的視頻監控圖像，連棟大棚的攝像頭可旋轉，拍攝多角度視頻圖像。2.4.4設備自動控制通過信息系統

21、，點擊系統按鈕、操作鼠標實現對種植設備的自動化控制，如打開風機通風降溫、打開卷簾、遮陽、蔬菜水肥一體噴淋設備等，并可以查看各自動化設備的當前狀態。數據查詢可以查看大棚的實時種植數據信息，包括大棚編號、種植蔬菜品種、大氣溫濕度、光照強度、土壤溫濕度、CO2濃度情況，可以通過選擇大棚的名稱、輸入大棚的負責人、種植蔬菜的類型等進行數據查詢篩選。2.4.6種植分析對獲得的種植數據進行對比分析，對比相同蔬菜，各大棚的長勢及生長情況（視頻圖像對比）、分析種植環境因素對蔬菜的長勢和產量的影響，種植水肥、農資成本投入產出分析，形成科學化、低成本種植，提高蔬菜的產量和品質。2.4.7統計匯總通過報表形式，根據不

22、同的大棚、不同的種植品種、不同的負責人、種植成本投入等多個維度顯示并可導出相關種植匯總統計數據。2.5 種植預警子系統2.5.1 種植預警結構種植預警是指在蔬菜種植的各環節，通過對種植的環境參數設置信息系統閾值，如溫室空氣溫濕度、光照強度、CO2濃度（僅限連棟大棚），當實際環境參數超過設定的閾值，系統報警，將超警信息通過電腦、手機終端進行通報。發送超出系統閾值軟件系統提示預警信息種植環境參數發送手機短信提示2.5.2信息系統提示當種植環境參數超過信息系統設定的參數閾值時，自動在系統種植報警列表中生成一條報警信息，包括報警的類型、大棚編號、報警時間、系統建議的操作。2.5.3手機短信提示向該地塊

23、負責人的手機發送報警提示短信，短信容包括預警時間、預警大棚的相關參數信息、系統建議的操作。2.6 自動控制子系統2.6.1 自動控制原理該子系統自動控制是由控制設備和相應的繼電器控制電路組成，通過繼電器可以自由控制各種農業生產設備，包括：噴淋、滴灌等噴水系統和卷簾、風機、側窗等，通過軟件系統來控制自動化設備（僅用于農戶連棟大棚）。2.6.2 自動控制種類溫室大棚常用的自動控制包括：雙向天窗、側窗、/外遮陽幕、保溫幕、多級風扇、濕簾、濕簾外翻窗、補光燈、空調、熱風機、CO2補氣、水暖混水閥、水暖循環泵、負壓變頻調速風機（用于檢疫隔離溫室）、灌溉閥、灌溉水泵等。（具體控制設備根據連棟大棚自動化情況

24、來定）2.6.3 水肥一體控制水肥一體化滴灌系統，通過給噴灌設備安裝電磁閥，信息系統自動控制該電磁閥的開啟和閉合，農戶需要有水肥一體化設備，在此基礎上通過軟件系統控制電磁閥的開啟及閉合狀態。比較簡易的水肥一體化滴灌系統有三個優點：（1）均勻供給水肥，保證田間植株的一致性和產品的一致性，進一步提高商品性；（2）系統自動化控制，進一步節省人工成本；（3）可視化監控，了解棚水肥灌溉情況，并及時做出調節。第3章 大田作物智慧種植系統設計3.1 概述建設基于物聯網的大田作物四情”監測系統，可針對農田環境，包括：空氣濕度和溫度、太陽輻射、風速、風向、雨量，大田視頻圖像信息，土壤環境各項參數開展實時監控，并

25、實時遠程傳輸到信息監控中心，為分析四情”，開展技術指導及決策管理提供及時、可靠和科學的依據，逐步實現四情”檢測自動化、動態可視化、田間管理科學化、提高種植管理水平。3.2 功能描述農戶大田作物四情”監測系統功能主要包括三個部分：（1）大田環境監測，通過環境綜合數據采集設備監測望江農業信息綜合管理平臺的空氣溫度、空氣濕度、太陽輻射、風速、風向、降雨量等環境參數信息，為大田農情分析采集基本的環境數據。（2）土壤指標監測，利用不同深度的土壤溫濕度傳感器，探測大田5-10cm、10-20cm，20-40cm土壤不同深度的參數值。（3）視頻球機監控，在大田懸掛視頻球機，通過旋轉視頻球機的角度調節可視圍，

26、進行遠程視頻控制，采用手動或者自動拍攝功能，將圖像進行有序存儲，方便用戶從不同維度查看圖片信息，進而追溯作物歷史生長態勢。3.2.1 環境數據采集采集空氣溫度、空氣濕度、大氣壓、風向、風速、總輻射、降雨量等7種環境數據，農戶生態農業園大田區域，可使用一套綜合數據采集設備。名稱用途數量（套）備注綜合數據采集設備采集空氣溫度、空氣濕度、大氣壓、風向、風速、總輻射、降雨量等7種環境數據。1安裝在大田區域。采集設備使用市電供電。3.2.2 土壤數據檢測采集土壤溫度、土壤濕度數據，其中土壤溫度、濕度分成三組，分別采集5-10cm,10-20cm,20-40cm三個不同深度土層的數據。名稱用途數量（套）備

27、注土壤溫濕度采集5-10cm,10-20cm,20-40cm不同深度土層的溫濕度數據2安裝大田區域，選擇2個不同的位置3.2.3 視頻球機監控在大田選擇合適位置安裝有線球機，該球機可全方位旋轉，保證了大田的任何角落都在攝像頭的可視圍，圖像通過網絡或視頻線進行傳輸。采用標清網絡攝像機，系統的清晰度和穩定性等參數均符合國相關標準。在大田附近部署網絡視頻服務器，由網絡視頻服務器及時處理視頻信息，并上傳到機房控制中心顯示大田作物生長的實時畫面。并可對歷史數據進行存儲，方便隨時調閱。名稱用途數量（個）備注球機標清球機，可任意旋轉，大田監測無死角2安裝在大田區域第4章 畜禽智慧養殖系統設計4.1 概述畜禽

28、養殖系統的應用使企業能夠對畜禽養殖環境數據監測，記錄了畜禽養殖全過程的數據情況，為后期畜禽養殖的基本情況提供基礎數據，加強了畜禽養殖的管理，提高企業養殖效率。畜禽追溯”服務集畜禽養殖與追溯為一體，為農戶提供養豬過程全程跟蹤的樂趣，農戶可以給領養豬起標識，通過標識隨時隨地查看到該豬的養殖視頻圖像信息，企業通過畜禽追溯”服務提升了豬的附加值，提高了經濟效益。4.2 功能描述農戶畜禽養殖分為2個部分：（1）各畜禽養殖環境數據采集，通過對畜禽養殖環境信息的分析，為養殖人員提供基礎的數據指導。（2）提供畜禽追溯”服務的畜禽養殖環境，具有領養豬視頻監控，農戶可以登陸畜禽追溯”管理系統在線看到自己所養的豬的

29、視頻圖像及飼養基本情況。功能：1、畜禽養殖環境監測管理；2、畜禽追溯”服務；4.3畜禽追溯”服務子系統4.3.1畜禽視頻監控農戶或消費者登陸畜禽追溯”管理系統后，可以通過視頻監控圖像看到豬所在圈欄的視頻圖像信息。.3.2畜禽養殖環境檢測通過空氣溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、硫化氫含量傳感器、氨氣濃度傳感器，檢測畜禽養殖環境的溫濕度情況、畜禽養殖環境二氧化碳含量（指導畜禽養殖環境通風）及畜禽養殖環境糞便導致的氨氣、硫化氫含量，為科學健康養豬提供數據決策依據。畜禽養殖環境環境指標分析：（1）氨氣濃度畜禽舍中氨氣的含量取決于舍溫度、飼養密度、通風情況、地面結構、飼養管理水平、糞污清除等。由于氨是

30、高度溶于水的，所以在高濕空氣中氨的濃度相對較高。氨氣在畜舍中常被溶解或吸附在潮濕的地面、墻壁和家畜粘膜上，當舍溫度升高時，溶解在水中的氨與水分離，對空氣形成二次污染，并會再次附著在家畜的粘膜上。研究表明，當畜禽養殖環境中氨達15 g/kg時，試驗豬只開始出現呼吸道疾病，35 g/kg時出現萎縮性鼻炎，并且隨著NH3濃度升高兩者發病率都急劇上升。冬季，畜禽養殖環境氨氣等大量有害氣體大量積聚，保育豬的死亡率會增加。（2）硫化氫濃度硫化氫是畜禽舍中濃度比較高的一種有毒氣體，具有臭雞蛋味，不僅對周圍環境造成污染，同時也對人和畜禽造成傷害。長期處于高濃度硫化氫環境中，家畜的體質變弱，抵抗力下降，增重緩慢

31、。20ppm時食欲減退，動物神經質，怕光。濃度突然升至400ppm會致死。低濃度時氣味像臭雞蛋，高濃度時無氣味。（3）二氧化碳濃度在畜禽養殖過程中，因舍畜禽的密度過大，呼吸過程產生的二氧化碳嚴重超標。二氧化碳因由家畜呼吸排出，而且比重大，所以在畜舍下部、畜體周圍的濃度較高。二氧化碳雖然本身無毒性，但高濃度的二氧化碳可使空氣中氧的含量下降而造成缺氧，引起慢性中毒。當二氧化碳含量增加時，其他有害氣體含量也可能增多。因此，二氧化碳濃度通常被作為監測空氣污染程度的可靠指標。畜舍空氣中二氧化碳應不高于5000ppm。4.4畜禽養殖綜合管理子系統4.4.1畜禽養殖環境環境監測信息系統對畜禽養殖環境環境數據進行匯總分析，按時間、按監測指標對畜禽養殖環境的空氣溫濕度、硫化氫含量、氨氣含量、CO2含量進行分析，通過系統的智慧分析得出每天畜禽養殖環境環境的變化情況，為畜禽養殖環境養殖人員提供決策依據，如通風、降溫、升溫等，保證了畜禽生長環境的科學性。4.4.2畜禽養殖環境視頻監控對所有保育畜禽養殖環境、育肥畜禽養殖環境、畜禽追溯的畜禽養殖環境進行視頻監控，飼養人員可以通過視頻圖像查看各畜禽養殖環境的情況。4.4.3畜禽追溯”視頻監控對提供畜禽追溯”服務的畜禽養殖環境，在每個圈欄布置半球攝像機，農戶通過畜